УДК 616.717

А.А. БОГОВ¹, И.Г. ХАННАНОВА¹, И.Ф. АХТЯМОВ^1, 4, В.И. ДАНИЛОВ^1, 2, А.А. БОГОВ³

¹Республиканская клиническая больница, г. Казань

²Межрегиональный клинико-диагностический центр, г. Казань

³Казанская государственная медицинская академия — филиал РМАНПО МЗ РФ, г. Казань

⁴ Казанский государственный медицинский университет, г. Казань

 Контактная информация:

Богов Алексей Андреевич — научный сотрудник

Адрес: 420064, г. Казань, ул. Оренбургский тракт, 138, тел.: +7-917-284-52-92, e-mail: bogov.jr@gmail.com

Цель исследования — оценить терапевтические свойства клеток стромально-васкулярной фракции, выделенных из жировой ткани (СВФ ЖТ) при травме плечевого сплетения.

Материал и методы. Исследование было проведено у 62 пациентов с использованием клеток СВФ-ЖТ и классических методов лечения при травме плечевого сплетения. Эффективность регенерации оценивали с помощью электромиографического исследования и положительного восстановления двигательной и чувствительной функции.

Результаты. Оценка результатов хирургического лечения с применением клеток СВФ-ЖТ после невролиза плечевого сплетения показала восстановление ранней функции M3-M5 и S3–S4 у 90% пациентов, а в группе сравнения — 68%. Количество пациентов с функциями M4–M5 в группе с применением СВФ-ЖТ при невротизации плечевого сплетения составило 85%, в то время как в группе контроля — 64%. Данные ЭНМГ-исследования также свидетельствовали об увеличении среднего числа двигательных единиц на 30% после использования клеток СВФ-ЖТ, в отличии от группы сравнения.

Выводы. Клетки стромально-васкулярной фракции, выделенные из жировой ткани, представляются перспективными стимуляторами для восстановления при травме плечевого сплетения.

Ключевые слова: повреждение плечевого сплетения, клетки стромально-васкулярной фракции из жировой ткани.

A.A. BOGOV¹, I.G. KHANNANOVA¹, I.F. AKHTYAMOV^1, 4, V.I. DANILOV^1, 2, A.A. BOGOV³

¹Republic Clinical Hospital, Kazan

²Interregional Clinical Diagnostic Center, Kazan

³Kazan State Medical Academy — Branch Campus of the FSBEI FPE RMACPE MOH Russia, Kazan

⁴Kazan State Medical University, Kazan

 Application of stromal vascular fraction cells from adipose tissue in the surgery of brachial plexus injuries

Contact details:

Bogov A.A. — researcher

Address: Orenburgskiy trakt 138, Kazan, Russian Federation, 420064, tel.: +7-917-284-52-92, e-mail: bogov.jr@gmail.com

 The purpose — to evaluate the therapeutic properties of cells of the stromal vascular fraction isolated from adipose tissue of injuries of brachial plexus.

Material and methods. The study was carried out on 62 patients using cells of the stromal vascular fraction and classical methods of treatment for brachial plexus injury. The efficiency of regeneration was assessed using electromyography and a positive recovery of motor and sensory functions.

Results. Evaluation of the results of surgical treatment using cells of the stromal vascular fraction after neurolysis of the brachial plexus showed the restoration of early function of M3-M5 and S3–S4 in 90% of patients, and in the comparison group 68%. The number of patients with M4–M5 functions in the group with the use cells of the stromal vascular fraction for brachial plexus neurotization was 85%, while in the control group it was 64%. The ENMG study data also indicated an increase in the average number of motor units by 30% after the use of cells of the stromal vascular fraction, in contrast to the comparison group.

Conclusion. Cells of the stromal vascular fraction from adipose tissue appear to be promising stimulators for the regeneration for recovery from trauma to the brachial plexus.

Key words: brachial plexus injury, stromal vascular fraction cells from adipose tissue.

Повреждение плечевого сплетения занимает особое место в травматологии, поскольку являются пограничным объектом внимания травматологов и нейрохирургов. Основной проблемой при восстановлении плечевого сплетения является давность и степень травматизации самих нервов, применение аутонервной пластики и размер дефекта.

При совокупности всех этих факторов происходит резкое ухудшение регенерации, в особенности деваскуляризированного трансплантата при больших дефектах во время невротизации. В связи с этим перспективным направлением является использование стимуляторов регенерации, способных улучшить реваскуляризацию травмированной области и увеличить экспрессию ряда нейротрофических факторов.

Подобными свойствами обладают клетки стромально-васкулярной фракции жировой ткани (СВФ-ЖТ). Наиболее доступным методом получения подобных клеток является забор жировой ткани путем липосакции. Существует ряд экспериментальных работ, где показан нейропротекторный и стимулирующий эффект клеток СВФ, полученных из жировой ткани (СВФ-ЖТ). По данным этих работ, при анализе гистологических препаратов выявляется неоангиогенез, образование продольно ориентированных пучков коллагеновых волокон и пучков леммоцитов [1].

В настоящее время многие лаборатории, изучающие жировую ткань в качестве источника стволовых клеток, обратили внимание на стромально-васкулярную фракцию, используемую в качестве физиологического регенераторного субстрата [2, 3]. В связи со способностью к самообновлению и дифференцировке по различным направлениям, данная фракция могла оказывать влияние на регенерацию костной, хрящевой и других тканей. Основным ее компонентом являются мультипотентные мезенхимальные стромальные клетки (МСК) периваскулярной локализации [4, 5]. Эти клетки способны к дифференцировке в различные ткани с помощью индукторов, представляют собой гетерогенную популяция клеток, стимулирующую процессы регенерации и реваскуляризации [6, 7]. Одним из ключей к успеху для улучшения регенерации поврежденного нерва является ускоренная реваскуляризация поврежденного нерва. МСК позволяет активизировать выработку факторов роста фибробластов, эндотелиального фактора роста, плацентарного фактора роста и других ангиогенных белков [8].

Недостаточная удовлетворенность результатами оперативных вмешательств на стволах плечевого сплетения побуждает к использованию стимуляторов регенерации, в качестве которых выступают клетки СВФ-ЖТ.

Цель исследования — улучшение эффективности хирургического лечения повреждений плечевого сплетения с применением дополнительной нейрорегенерции в виде клеток стромально-васкулярной фракции аутожировой ткани.

Материал и методы

Уже на диагностическом этапе необходимо определиться с видом оперативного лечения на плечевом сплетении. В большинстве случаев мы сталкиваемся с закрытым тракционным повреждением, где диагностика играет ключевую роль предоперационного планирования.

Наиболее доступным и информативным методом исследования при данной патологии являлась электронейромиография (ЭНМГ) и ультразвуковое исследование (УЗИ). Игольчатая и стимуляционная электромиография позволили оценить степень повреждения аксонов, локализацию повреждения, выраженность процесса реинервации и денервации мышц. УЗИ определяло целостность структуры самого нерва и близлежащих тканей, наличие невром или диастаз между концами нерва, что играет немаловажную роль в рамках предоперационного планирования. В диагностическом комплексе особое место имели компьютерная томография (КТ) и магнитно-резонансная томография (МРТ).

Производилась оценка целостности стволов плечевого сплетения, наличие параневрального рубца, повреждение параневральных тканей. При сохранности корешков плечевого сплетения выполнялся эндоневролиз с последующим введением клеток СВФ-ЖТ.

При отрыве корешков от спинного мозга выполнялась невротизация плечевого сплетения, которая остается единственным способом реинервации конечности. Невротизация заключается в перемещении аксонов из нервов, взятых извне или в пределах плечевого сплетения, на периферический отрезок поврежденного нерва. Существует несколько вариантов комбинаций невротизаций. Так, для невротизации мышечно-кожного нерва для восстановления двуглавой мышцы плеча в качестве донорских нервов мы чаще всего используем межреберные нервы или добавочный нерв, а в качестве стимулятора регенерации использовались клетки СВФ-ЖТ.

В отделении микрохирургии РКБ МЗ РТ за период с 2013 по 2019 гг. невролиз и эндоневролиз, а также невротизация стволов плечевого сплетения с применением клеток стромально-васкулярной фракции из жировой ткани выполнены 30 пациентам.

В группу исследования входили пациенты с тракционным повреждением плечевого сплетения (20 пациентов), которым при выполнении классического невролиза и эндоневролиза интраоперационно вводились клетки стромально-васкулярной фракции.

Также с применением СВФ-ЖТ при невротизации плечевого сплетения прооперировано 10 пациентов с тракционными повреждениями плечевого сплетения.

В группу сравнения, после проведения ретроспективного анализа за 2005–2010 гг., вошли пациенты с аналогичным механизмом травмы и клинической картиной. Были отобраны 20 пациентов с тракционным повреждением плечевого сплетения, с сохранением корешков и 12 пациентов — с пре- и постганглионарным повреждением плечевого сплетения, которым выполнялась невротизация для восстановления функции верхней конечности, но без использования стимуляторов регенерации.

Общее число пациентов, включенных в исследование, составило 62 человека (44 мужчины и 18 женщин) в возрасте от 18 до 63 лет. При определении показаний к применению клеток СВФ-ЖТ учитывались следующие критерии: диагностированное повреждение плечевого сплетения, возраст старше 18 лет, отсутствие онкологических заболеваний, вирусных гепатитов и ВИЧ-инфекции.

Как было изложено ранее, для получения клеток стромально-васкулярной фракции наиболее простым и доступным методом является липосакция, во время которой возможно получение необходимого количества жировой ткани. Зоны забора жировой ткани определялись во время предоперационного планирования. Чаще всего забор жира осуществлялся из области живота или поясницы в объеме 150–200 мл.

Рисунок 1. Забор жировой ткани методом липосакции

Figure 1. Taking of adipose tissue with liposuction

При липосакции с предварительным обезболиванием 0,25% раствором лидокаина использовались канюли 4 мм. В условиях специализированной лаборатории, после проведенной липоаспирации получали СВФ-ЖТ. В среднем из 150–200 мл жира мы получали 7,5–8 млн клеток СВФ-ЖТ.

Далее выполнялось оперативное вмешательство на стволах плечевого сплетения. При микрохирургическом наружном и внутреннем невролизе, эндоневролизе стволов плечевого сплетения введение СВФ-ЖТ осуществлялось в зону с наиболее выраженным очагом фиброзного поражения.

Рисунок 2. Этап эндоневролиза стволов плечевого сплетения

Figure 2. Internal neurolysis of the trunks of brachial plexus

Во время выполнения различных вариантов невротизации СВФ-ЖТ вводились в проксимальный и дистальный отделы, соответственно, выше и ниже линии шва, при необходимости использования аутонервной вставки, и в сам аутотрансплантат. В качестве аутонервного трансплантата использовался наружный кожный нерв голени (n. Suralis). Нейрорафия осуществлялась между концами нерва и аутонервными трансплантантами нитью Prolen 10.0.

Результаты и обсуждение

Оценка результатов проводилась с учетом клинических данных. Исследовалась степень восстановления чувствительности в зоне иннервация восстанавливаемых нервов по шкале S0–S5, двигательную функцию оценивали по показателям М0–М5, на основании методики принятой Британским медицинским советом (MRC — Britain`s Medical Research Council) и дополненной И.Н. Шевелевым.

Электрофизиологическая оценка проводилась по данным электронейромиографического исследования (ЭНМГ) в динамике на различных сроках. Параметры функционального восстановления оценивались путем подсчета количества двигательных единиц (КДЕ) относительно аналогичных показателей интактной конечности. Регистрировали М-ответ с восстанавливаемых мышц и дальнейшую динамику роста показателей.

В табл. 1 представлены данные о начальных сроках появления двигательной и чувствительной функций после невролиза плечевого сплетения в основной и сравнительной группах.

Таблица 1. Сравнительные данные восстановления двигательной и чувствительной сфер после выполнения невролиза и эндоневролиза плечевого сплетения в течение 1 года

Table 1. Comparison data of restoring motor and sensor spheres after neurolysis and internal neurolysis of brachial plexus during 1 year

После выполнения невролиза плечевого сплетения с использованием стимуляторов регенерации в виде клеток СВФ-ЖТ положительный функциональный результат был получен у 18 пациентов, у 2 пациентов функция не восстановилась. У 13 (65%) пациентов было достигнуто восстановление двигательной функции с показателями М4–М5 на сроках от 3 до 6 месяцев после операции, у 5 пациентов (25%) показатели М3–М4 зафиксированы на сроках 6–12 месяцев после операции. В контрольной группе восстановление двигательной функции до уровня М4–М5 было зафиксировано на сроке 3–6 месяцев у 6 пациентов. На сроке 6–12 месяцев после операции в контрольной группе двигательная функция восстановилась до уровня М3–М4 у 10 пациентов. Таким образом, при сравнительном анализе частоты восстановления двигательной функции нами была выявлена статистически значимо большая доля пациентов с восстановленной функцией к концу периода наблюдения в основной группе при сравнении с контрольной (p = 0,023).

У пациентов после невролиза оценивали электрофизиологические параметры, отражающие динамику функционального восстановления с подсчетом КДЕ в процентном отношении к интактной конечности. В основной группе первые признаки М-ответа регистрировались на сроке 0–6 месяцев после операции и достигали показателей интактной конечности к 18–24 месяцам. В группе контроля КДЕ было значительно ниже, по сравнению с основной группой исследования (рис. 3). При сравнительном анализе нами было установлено статистически значимо большее количество двигательных единиц на всех сроках наблюдения в основной группе (табл. 2).

Таблица 2. Результаты электромиографического исследования пациентов после невролиза плечевого сплетения в контрольной и опытной (с введением СВФ-ЖТ) группах на разных сроках тестирования

Table 2. Results of electromyographic examination of patients after neurolysis of brachial plexus in control and experimental (with stromal vascular fraction cells from adipose tissue) groups at various periods of research

Рисунок 3. Результаты электромиографического исследования пациентов после невролиза плечевого сплетения в контрольной и опытной (с введением СВФ-ЖТ) группах на разных сроках тестирования

Figure 3. Results of electromyographic examination of patients after neurolysis of brachial plexus in control and experimental (with stromal vascular fraction cells from adipose tissue) groups at various periods of research

Степень восстановления двигательной функции после невротизации плечевого сплетения в основной группе (с введением СВФ-ЖТ) и группе сравнения представлены в табл. 3. Оценку эффективности восстановления двигательной функции оценивали на сроках 12–18 и 24–36 месяцев. Данные демонстрируют, что при невротизациях в основной группе мы получали М3–М5 на сроке 12–18 месяцев, тогда как в группе сравнения только на сроке 22–36 месяцев, при этом различия в восстановлении двигательной функции между группами были статистически значимыми через 12–18 месяцев (p < 0,0001) и не были значимыми через 22–36 месяцев (p = 0,7615).

Таблица 3. Результаты восстановления двигательной функции в основной группе на сроке 12–18 и 24–36 месяцев после невротизации

Table 3. Results of restoring the motor function in the main group after 12–18 and 24–36 months after neurotization

В послеоперационном периоде оценивали электрофизиологические параметры, отражающие динамику функционального восстановления с подсчетом КДЕ в процентном отношении к интактной конечности. В основной группе первые признаки М-ответа регистрировались на сроке 4–6 месяцев после операции и достигали показателей интактной конечности к 18–24 месяцам, в отличие от группы контроля, где первые признаки М-ответа были зарегистрированы к 9–12 месяцам и достигали показателей интактной конечности к 24–36 месяцам. Исходя из полученных данных было подсчитано количество двигательных единиц (рис. 4). При сравнительном анализе нами была установлено статистически значимо большее относительное количество двигательных единиц на всех сроках наблюдения в основной группе (табл. 4).

Таблица 4. Результаты электромиографического исследования пациентов с невротизацией плечевого сплетения в контрольной и опытной (с введением СВФ-ЖТ) группах на разных сроках тестирования

Table 4. Results of electromyographic examination of patients with brachial plexus neurotization in control and experimental (with stromal vascular fraction cells from adipose tissue) groups at various periods of research

 Рисунок 4. Результаты электромиографического исследования пациентов с невротизацией плечевого сплетения на разных сроках тестирования в основной и контрольной группах

Figure 4. Results of electromyographic examination of patients with brachial plexus neurotization in control and experimental groups at various periods of research

Несмотря на существенные сроки между травмой и оперативным вмешательством, которые составили от 7 до 13 месяцев, обширность зоны повреждения, сопровождающаяся фиброзными изменениями пара- и интраневральной ткани, использование клеток СВФ-ЖТ в качестве симулятора нейрорегенерации позволило ускорить и качественно улучшить регенераторный процесс, о чем свидетельствуют представленные результаты лечения.

В данном исследовании мы продемонстрировали клиническую эффективность интраоперационного применения клеток СВФ-ЖТ, однако механизм терапевтического действия остается открытым вопросом. Для понимания молекулярных возможностей действий между нервной тканью и компонентами СВФ-ЖТ необходимы дополнительные исследования молекулярных механизмов, лежащих в основе терапевтического действия СВФ-ЖТ, являющиеся фундаментальными в регенераторной медицине.

Выводы

Метод применения СВФ-ЖТ в комбинации с хирургическим методом лечения повреждений плечевого сплетения способствует ускоренной нейрорегенерации поврежденных тканей, в значительной степени повышает приживаемость аутонервного трансплантата, стимулируя его реваскуляризацию, восстановление чувствительной и двигательной активности, и тем самым повышает эффективность восстановительных реконструктивных операций.

Литература

1. Петрова Д.Ю., Подгайский В.Н., Недзьведь М.К. Возможность восстановления поврежденных периферических нервов при трансплантации мезенхимальных стволовых клеток // Международные обзоры: клиническая практика и здоровье. — 2014. — № 4. — С. 5–7.
2. Kim I., Bang S.I., Lee S.K., Park S.Y., Kim M., Ha H. Clinical implication of allogenic implantation of adipogenic differentiated adipose-derived stem cells // Stem Cells Transl. Med. — 2014. — Vol. 3 (11). — P. 1312–1321. DOI: 10.5966/sctm.2014-0109 25
3. Stoltz J.F., de Isla N., Li Y.P., Bensoussan D., Zhang L., Huselstein C. et al. Stem cells and regenerative medicine: myth or reality of the 21th century // Stem Cells Int. — 2015. — Vol. 734731. — P. 19. DOI: 10.1155/2015/734731
4. Johal K.S., Lees V.C., Reid A.J. Adipose-derived stem cells: selecting for translational success // Regen. Med. — 2015. — Vol. 10 (1). — P. 79–96. DOI: 10.2217/rme.14.72 23
5. Minteer D.M., Marra K.G., Rubin J.P. Adipose stem cells: biology, safety, regulation, and regenerative potential // Clin. Plast. Surg. — 2015. — Vol. 42 (2). — P. 169–179. DOI: 10.1016/j.cps.2014.12.007 30
6. Vapniarsky N., Arzi B., Hu J.C., Nolta J.A., Athanasiou K. Concise review: human dermis as an autologous source of stem cells for tissue engineering and regenerative medicine // Stem Cells Transl. Med. — 2015. — Vol. 4 (10). — P. 1187–1198. DOI: 10.5966/sctm.2015-0084
7. Watt F.M., Hogan B.L. Out of Eden: stem cells and their niches // Science. — 2000. — Vol. 287 (5457). — P. 1427–1430. DOI: 10.1126/science.287.5457.1427
8. Lopatina T., Kalinina N., Karagyaur M., Stambolsky D., Rubina K., Revischin A., Pavlova G., Parfyonova Y., Tkachuk V. // PLoS One. — 2011. — Vol. 14 (6). — P. e17899.

REFERENCES

1. Petrova D.Yu., Podgayskiy V.N., Nedz’ved’ M.K. The possibility of repairing damaged peripheral nerves during transplantation of mesenchymal stem cells. Mezhdunarodnye obzory: klinicheskaya praktika i zdorov’e, 2014, no. 4, pp. 5–7 (in Russ.).
2. Kim I., Bang S.I., Lee S.K., Park S.Y., Kim M., Ha H. Clinical implication of allogenic implantation of adipogenic differentiated adipose-derived stem cells. Stem Cells Transl. Med., 2014, vol. 3 (11), pp. 1312–1321. DOI: 10.5966/sctm.2014-0109 25
3. Stoltz J.F., de Isla N., Li Y.P., Bensoussan D., Zhang L., Huselstein C. et al. Stem cells and regenerative medicine: myth or reality of the 21th century. Stem Cells Int, 2015, vol. 734731, p. 19. DOI: 10.1155/2015/734731
4. Johal K.S., Lees V.C., Reid A.J. Adipose-derived stem cells: selecting for translational success. Regen. Med, 2015, vol. 10 (1), pp. 79–96. DOI: 10.2217/rme.14.72 23
5. Minteer D.M., Marra K.G., Rubin J.P. Adipose stem cells: biology, safety, regulation, and regenerative potential. Clin. Plast. Surg, 2015, vol. 42 (2), pp. 169–179. DOI: 10.1016/j.cps.2014.12.007 30
6. Vapniarsky N., Arzi B., Hu J.C., Nolta J.A., Athanasiou K. Concise review: human dermis as an autologous source of stem cells for tissue engineering and regenerative medicine. Stem Cells Transl. Med, 2015, vol. 4 (10), pp. 1187–1198. DOI: 10.5966/sctm.2015-0084
7. Watt F.M., Hogan B.L. Out of Eden: stem cells and their niches. Science, 2000, vol. 287 (5457), pp. 1427–1430. DOI: 10.1126/science.287.5457.1427
8. Lopatina T., Kalinina N., Karagyaur M., Stambolsky D., Rubina K., Revischin A., Pavlova G., Parfyonova Y., Tkachuk V. PLoS One, 2011, vol. 14 (6), p. e17899.